自然界中，几乎所有的细胞表面都修饰着大量糖分子。这些糖分子在细胞多种生理、病理过程中都发挥着重要作用（如细胞黏附、识别、病毒和细菌的入侵、免疫应答、癌症的发生与转移等），对其深入研究能够极大地促进生命科学的发展，并为疾病的诊断和治疗提供新方法和新思路。但由于糖类结构固有的复杂性、多变性、难以测序以及无模板可生物合成，目前糖分子的研究多集中在体外的合成、分离、提纯以及对其结构的分析检测上，其研究深度和广度都远远滞后于其他主要分子（如蛋白质、氨基酸）。近年来，快速发展的超分辨荧光显微技术为糖分子的研究提供了有力条件。它突破了光学衍射极限，实现了对目标分子的纳米级准确定位，能够精准描述先前无法分辨的细胞器和分子水平事件。因此，我们利用超分辨荧光成像技术，对不同细胞膜上的多种常见糖分子进行了系统研究，取得的主要研究结果如下:　　1.利用随机光学重构显微技术(direct stochastic optical reconstructionmicroscopy，dSTORM)研究了常见糖基——N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc)在细胞表面的分布特征。(1)发现了GlcNAc在细胞顶端膜和基底膜上均以簇形态分布，但存在较大的分布差异，这说明糖基分布形态与其所处的微环境以及细胞极性有关。(2)根据GlcNAc和脂筏的双色超分辨荧光成像，以及GlcNAc簇随着脂筏被破坏而减少减小，发现了糖分子簇和脂筏的高度共定位关系，推测GlcNAc簇可能是作为类似于月旨筏的功能域参与了各种细胞生理活动。同时，这些发现也证明了dSTORM能够在分子水平上成功表征糖分子在细胞表面的分布细节。　　2.利用dSTORM成像，我们系统地研究了七种常见糖分子(唾液酸(Sia)、半乳糖(Gal)、乙酰半乳糖胺(GalNAc)、甘露糖(Man)、岩藻糖(Fuc)、寡糖链(oligosaccharide)、N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc))在细胞表面的分布情况。(1)发现了成簇分布是糖分子共有的现象。(2)利用双色超分辨荧光成像发现了所研究的糖分子簇均和GlcNAc簇有着很好的共定位，并且细胞膜上不同的功能蛋白域(表皮生长因子受体(EGFR)、带3蛋白(Band3))和GlcNAc簇之间也存在着较高的共定位，这表明所有糖分子簇并非彼此独立，而是共同形成了一个大的功能平台，且在这个平台上聚集着各种功能膜蛋白，它们相互协作以完成各种细胞生理活动。对多种常见糖分子的全面研究，不仅呈现了细胞表面各种糖分子的分布特征，发现了各类糖分子簇之间的定位关系，也揭示了糖分子簇的存在意义，这有助于理解糖分子是如何在多种细胞生理活动中发挥其功能。　　3.我们又利用dSTORM对七种糖分子在细胞表面的组装机理进行了探索。(1)发现了所有糖分子簇在腊筏被破坏的细胞膜上分布显著变小变少，这表明所有糖分子簇的稳定存在都和脂筏的完整性有着密切联系。(2)当破坏细胞的肌动蛋白骨架结构(actin cytoskeleton)后，所有糖分子稀疏地分散在更大的、边缘模糊的区域内，表明糖分子簇的大小受肌动蛋白骨架所限。(3)当阻碍半乳凝素(galectins)对其特异性糖基配体的交联时，Gal和GlcNAc几乎不再以簇的形态分布;同时，EGFR蛋白簇也发生了类似变化;而非特异性糖分子——Sia的簇分布依然明显，这表明内源性凝集素能够交联其特异性的糖基配体和含有这些糖基配体的糖基复合物，从而促使相应糖分子簇的形成。对细胞膜上多种糖分子组装机理的揭示能够更好地理解糖分子分布和功能之间的关系，同时也促进了对细胞膜结构更加全面的认识。　　4.我们利用dSTORM揭示了糖分子在癌细胞表面的特异性分布形态。(1)通过对比定位同一组织处的正常细胞和癌细胞表面的七种糖分子分布，发现了所有糖分子在癌细胞表面都有着更加显著的成簇分布现象。(2)发现了原代培养细胞与对应的细胞系存在相似的糖分布差异，表明培养的细胞系所获得的研究结果可以应用于临床生物样品中。(3)发现了多种糖分子在不同种类的癌细胞表面存在相似的分布特征，表明癌症相关的糖分子分布差异可以作为不同类型癌细胞的共有特征。(4)进一步扩展了癌细胞和正常细胞的研究种类，发现代表性糖分子——Sia在多种癌细胞表面有着相似的异于正常细胞的簇分布形态，这表明糖分子分布差异可以作为来自不同组织处的癌细胞共有的潜在诊断标记物。这一发现有助于对多种癌症的诊断和治疗，并为进一步研究癌症相关的糖基化改变机理和影响奠定了基础。